РОЗДІЛ 2
ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ОПТИМІЗАЦІЇ СКЛАДУ комплексів машин ЗА КРИТЕРІЯМИ ВИТРАТ
РЕСУРСІВ, реалізації БІОПОТЕНЦІАЛУ РОСЛИН ТА СТАНУ ДОВКІЛЛЯ
2.1. Призначення комплексів машин для виконання польових робіт з врахуванням
сукупності критеріїв
Досить велику кількість задач оптимізації складу комплексів машин для
забезпечення технологічного процесу вирощування сільськогосподарських культур,
у загальному випадку можно звести до наступного. Нехай відомі операції Оi
(i=1,2,…,n) технологічного процесу Т (від підготовки грунту до збирання
урожаю). Кожна операція Оi технологічного процесу Т може виконуватися заданими
сільськогосподарськими агрегатами. Нехай також, кількість альтернативних
агрегатів є відмінною для тієї чи іншої операції, а саме для кожної операції Оi
кількість агрегатів дорівнює ni (i=1,2,…,n). Крім того, застосування того чи
іншого агрегату характеризується кількома показниками (вектором), а саме
критеріями ефективності технологічного процесу: біопотенціал рослин KБ, витрати
ресурсів KЕ, стан довкілля KД. Вибір типу агрегату для виконання окремої
операції є частковою стратегією, а перелік (комбінацію) всіх часткових
стратегій (по одній для кожної операції) – стратегією виконання технологічного
процесу Т. Дискретна скінчена множина всіх таких припустимих стратегій
позначена С.
Ставиться задача пошуку такої стратегії Ск О C (k=1,2,…,S) виконання
технологічного процесу Т, яка забезпечувала б екстремальне значення одного або
кількох критеріїв якості. Критеріями якості виконання технологічного процесу у
даному випадку є максимізація біопотенціалу рослин, мінімізація витрат ресурсів
та впливу на довкілля. Безумовно доцільним є пропонування загального критерію N
якості виконання технологічного процесу Т.
Таким чином, найбільш загальна математична постановка задачі зводиться до
пошуку
, (2.1)
де N – загальний критерій якості виконання технологічного процесу Т,
Сk (k=1,2,…,S) – стратегії виконання технологічного процесу,
С – дискретна скінчена множина стратегій, яка складається з S елементів.
Виконаємо аналіз найбільш суттєвих особливостей задачі (2.1).
З постановки задачі бачимо, що екстремум функції мети N треба шукати на
дискретній множині С можливих стратегій виконання технологічного процесу Т.
Зупинимося на характеристиці цієї множини, її елементів та задач, що виникають
при цьому.
Розглянемо три основних випадки:
А) кожна наступна часткова стратегія пов’зана з кожною частковою стратегією на
попередній операції (спрямований граф на рис.2.1);
В) не кожна наступна часткова стратегія пов’зана з кожною частковою стратегією
на попередній операції (спрямований граф на рис.2.2);
С) задаються кілька стратегій виконання технологічного процесу у вигляді графів
(графи на рис.2.3).
Розглянемо випадок А.
Для цього випадку (рис.2.1) часткову стратегію для першої операції
технологічного процесу можливо вибрати n1 способами. Кожну з обраних часткових
стратегій для першої операції, згідно до умови випадку А, можливо
Рис. 2.1. Граф технологічного процесу в якому кожна наступна часткова стратегія
може бути пов’зана з кожною частковою стратегією на попередній операції
Рис. 2.2. Граф технологічного процесу в якому не кожна наступна часткова
стратегія може бути пов’зана з кожною частковою стратегією на попередній
операції
Граф а
Граф к
Граф с
Рис. 2.3. Попередньо задані варіанти графів технологічного процесу
об’єднати з будь - якими з n2 часткових стратегій для другої операції, що дає
n1n2 пар часткових стратегій. Продовжуючи до останньої n – тої операції
технологічного процесу, одержимо
S=n1n2n3…nn (2.2)
елементів дискретної множини С стратегій виконання технологічного процесу Т.
Якщо на вибір часткової стратегії для виконання кожної операції не накладаються
обмеження, то спрямований граф на рис. 2.1 відображає всю дискретну множину
можливих стратегій С.
Зауважимо, що, наприклад, для кожної з п’яти обов’язкових технологічних
операцій (внесення добрив, обробіток грунту, сівба, догляд за рослинами та
збирання урожаю) реально можна передбачити застосування від чотирьох до десяти
МА. У такому випадку кількість стратегій, які підлягають аналізу буде
дорівнювати від 1024 до 100000. Але, характерною рисою задач, що розглядаються
у випадку А) є те, що в технологічних процесах кожна операція може
аналізуватися окремо. Це дає підстави зробити декомпозицію всієї задачі на
декілька незалежних часткових задач (по кількості операцій) та розглядати
оптимізацію окремо для кожної операції. Тоді загальний критерій якості
технологічного процесу буде складатися із значень окремих (по кількості
операцій) часткових критеріїв. Так у роботі [146] запропонована тріада базових
показників для оптимізації комплексів машин за критеріями ефективності
технологічного процесу – біопотенціалу рослин KБ, витрат ресурсів KЕ та стану
довкілля KД. Під час цього ставилося за мету отримання найбільшої кількості
рослинної продукції при мінімальних витратах ресурсів та мінімальному впливові
на стан довкілля.
Розглянемо, на прикладі виробництва однієї з сільськогосподарських культур,
основні операції технологічного процесу Т: внесення добрив, обробіток грунту,
сівба, догляд за рослинами, збирання урожаю. Нехай кожна наступна часткова
стратегія пов’язана з кожною частковою стратегією на попередній операції
(спрямований граф на рис.2.1). Кожну з цих п’яти Оi (i = 1,2,…,5) основних
операцій технологічного процесу Т доцільно звести до п’яти таблиць, де
відобразити, як можливі стратегії Сij (j=1,2,…,ni ; i=1,2,…,5) застосування
сільськогосподарських машин та агрегатів на протязі технологічного процесу Т
виро
- Київ+380960830922